package com.cheng.dataStructure.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * @User Administrator
 * @Classname InfixToSuffix
 * @Project Data-structure-and-algorithm
 * @Description 中缀转后缀代码实现
 * 思路分析：
 * 1)初始化两个栈:运算符栈s1和储存中间结果的栈s2
 * 2)从左至右扫描中缀表达式
 * 3)遇到操作数时，将其压s2
 * 4)遇到运算符时，比较其与s1栈顶运算符的优先级:
 *  4.1、如果s1为空，或栈顶运算符为左括号“("，则直接将此运算符入栈;
 *  4.2、否则，若优先级比栈顶运算符的高，也将运算符压入s1
 *  4.3、否则，将s1楼顶的运算符弹出并压入到s2中，再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较;
 * 5)遇到括号时:
 *  5.1、如果是左括号“(”，则直接压入s1
 *  5.2、如果是右括号“)"，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
 * 6)重复步骤2至5，直到表达式的最右边
 * 7)将s1中剩余的运算符依次弹出并压入s2
 * 8)依次弹出s2中的元素并输出，结果的逆序即为中缀表达式对应的后缀表达式
 * @Author wpcheng
 * @Create 2021-07-22-8:47
 * @Version 1.0
 */
public class InfixToSuffix {
    public static void main(String[] args) {
        //定义逆波兰表达式
        String s = "1+((2+3)*4)-5";
        //中缀表达式转成List
        List<String> list = toInfixExpressionList(s);
        System.out.println("中缀表达式为："+list);
        //中缀转后缀
        List<String> strings = parseSuffixExpressionList(list);
        System.out.println("后缀表达式为："+strings);
        //将后缀表达式结果计算出来
        int calculate = calculate(strings);
        System.out.println(calculate);


    }

    /**
     * 将中缀表达式的数字即符号放入String类型的List数组中，方便遍历
     * @param s = "1+((2+3)*4)-5"
     * @return [1, +, (, (, 2, +, 3, ), *, 4, ), -, 5]
     */
    public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
        ArrayList<String> ls = new ArrayList<>();
        int i = 0;//索引，用于遍历中缀表达式
        String str;//用于多位数的拼接
        char c; //从中缀表达式中每遍历出一个字符就放入c中
        do {
            //如果c中是一个非数字，就直接放入ls数组中
            if ((c = s.charAt(i)) < 48 || (c = s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                i++;// 向后继续索引
            } else {
                //如果c中是数字，就需要考虑是否有多位数
                str = "";//先把str置成空
                while (i < s.length() && (c = s.charAt(i)) >= 48 && (c = s.charAt(i)) <= 57) {
                    str += c;//拼接多位数
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }

        } while (i < s.length());
        return ls;
    }

    /**
     * 将中缀表达式对应的 List 转换成后缀表达式，思路请看@Description
     * @param ls  [1, +, (, (, 2, +, 3, ), *, 4, ), -, 5]
     * @return 后缀表达式
     */
    public static List<String> parseSuffixExpressionList(List<String> ls){
        //先定义一个符号栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>();
        //原先的暂时存放结果的s2栈就不需要了，改成List，因为s2没有pop操作，而且后面还需要逆序输出
        List<String> s2 = new ArrayList<String>();

        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果item是一个数，放入s2
            if (item.matches("\\d+")){
                s2.add(item);
             //如果是左括号“(”，则直接压入s1栈
            } else if (item.equals("(")){
                s1.push(item);
             //如果是右括号“)"，
            } else if (item.equals(")")){
                //则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，
                while (!s1.peek().equals("(")){
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();//将s1中的左括号弹出 ,将这一对括号丢弃
            }else {
                //如果item是运算符 比较其与s1栈顶运算符的优先级:
                //如果item的优先级小于s1栈顶优先级，将s1栈顶的运算符弹出并压入到s2中，item再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较;
                while (s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item)){
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //若item优先级比栈顶运算符的高，将运算符压入s1
                s1.push(item);
            }
        }
        //将s1中剩余的运算符放入s2
        while (s1.size() != 0){
            s2.add(s1.pop());
        }
        //因为s2为List，直接输出就是后缀表达式
        return s2;
    }

    //后缀表达式计算方法
    public static int calculate(List<String> ls){
        Stack<String> stack = new Stack<>();
        //遍历ls
        for (String item : ls) {
            //如果遍历出的是多位数
            if (item.matches("\\d+")){
                //就入栈
                stack.push(item);
                //如果遍历出的是运算符
            }else {
                //从栈中pop出两个数，进行运算，然后再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;
                if (item.equals("+")){
                    res = num1 + num2;
                }else if (item.equals("-")){
                    res = num1 - num2;
                }else if (item.equals("*")){
                    res = num1 * num2;
                }else if (item.equals("/")){
                    res = num1 / num2;
                }else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
                //把结果入栈
                stack.push(""+res);
            }
        }
        //把结果取出来
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }


}

//编写类Operation 用来返回运算符的优先级
class Operation {
    private static int ADD = 1;
    private static int SUB = 1;
    private static int MUL = 1;
    private static int DIV = 1;

    //返回符号优先级对应的数字
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch(operation){
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                break;
        }
            return result;
    }
}




